农业物联网发展以及在武汉市标准化工作策略

武汉市农业科学技术研究院农业机械化科学研究所张尉 陈鸿 高星星 肖进

农业物联网发展以及在武汉市标准化工作策略

武汉市农业科学技术研究院农业机械化科学研究所张尉 陈鸿 高星星 肖进

武汉市地处江汉平原，农业资源丰富，自古以来就是著名的“鱼米之乡”，优越的自然山水条件为武汉市建设环境友好型城市奠定了良好基础，应根据我国物联网发展的大趋势并结合武汉市农业优势领域制定具体的标准化工作策略，可将工作重点从公共领域延伸到私人领域，从重点领域到一般领域，重点从大田种植类基础物联网，建设一个全市共享的农田农业环境监控平台，再从特色水产养殖物联网进行突破，最后逐步完善设施农业物联网和畜牧养殖物联网。

农业物联网；标准；发展规划

0 引言

2012年，湖北省就被国家科技部、中组部、工信部列为“国家农村信息化示范省”，湖北省在物联网应用示范方面也多有投入和示范。武汉市地处江汉平原，农业资源丰富，自古以来就是著名的“鱼米之乡”，优越的自然山水条件为武汉市建设环境友好型城市奠定了良好基础，先后被列入国家级综合配套改革试验区，国家自主创新示范区、国家创新型试点城市、国家全面创新改革试验区、国家现代农业示范区，却鲜有农业物联网标准项目立项。

标准的缺失目前对农业物联网的应用产生了比较大的影响。企业一般采用的私有协议，尚缺乏完善的物联网标准体系，在产品设计、系统集成时无统一标准可循，已经制约了技术的应用和产业的迅速发展。尤其兼容性互换性差，若是原公司倒闭再换一个公司接手对私有的标准接口不知，就造成资源浪费，监管也成问题。

1 国内外物联网标准现状和存在的问题

放眼全国，物联网是目前信息技术的前沿热点，可广泛应用于交通、电商、金融、家居、建筑、电力、农业、公共安全、医疗和健康等领域。我国积极主动参与顶层建设，编制的《物联网参考体系结构》2014年9月2日正式通过国际组织ISO/IECJTC1批准，也意味着我国将在物联网架构国际标准的制定中起主导作用。该体系结构下，智能标签RIFD、传感器、二维码、云计算等基础领域，智能家居、安防、环保领域，物流、交通等行业应用领域都有相应物联网标准出台。笔者曾工作的网络设备商了解通信行业标准的发展历史，通信行业标准现状由曾经的2G从各大厂家底层的不兼容，再到3G以及未来4G的标准统一，版本演进和各类提案，也是经过各种组织机构的不懈努力和各种新技术的推动进步，而基础通信设施的改善也促进着物联网技术的发展。

国家很重视物联网在农业领域的应用，也启动了相应的战略性研究规划课题，但由于每个点农业物联网规模较小，且没有形成可持续发展的商业模式限制了农业物联网快速发展。而且农业有自己的特点，且我们国家南方和北方由于气候条件差异，种植品种不一样、种植形式不一样，导致应用的模式多种多样，在符合该顶层设计的前提还需进一步补充完善农业物联网相关缺失的标准。

各个省也在制定相应产业和政策。北京成立了物联网相应产业技术联盟，也成立了研发基地。北京很多企业，也从产业角度做一些相应的标准。江苏省质量技术监督局出台了系列环境监控物联网系列标准，包括污染源自动监控数据传输标准，覆盖了空气、水、辐射等污染源，从系统设计建设、通信传输标准、安全方面都做了详细的规范。

安徽省质量技术监督局2013年就报送了27个农业物联网地方标准项目，2015年7月发布了《农业物联网信息服务平台数据交换协议》《农业物联网信息服务终端数据交换规范》《小麦苗、灾情物联网监测规范》，上述省份走在了标准的前列。

2 武汉市农业特点

湖北省统计局的报告指出，2015年，武汉市种植业稳中趋优，特色种植业较快增长。其中粮食生产基本稳定，油料和棉花生产下滑；蔬菜综合生产能力持续提升；特色农产品种植保持较快增长。

畜禽养殖提档升级，主要畜牧生产小幅下滑。

水产养殖结构继续优化，名优水产品产量快速增长。得益于武汉市的水泊资源条件，2015年，武汉市突出渔业水域生态环境保护工作，通过优化渔业产业发展布局、推进渔业发展方式转变、开展渔业生态修复，提升渔业健康生态化养殖水平。

3 农业物联网标准网络框架结构

农业物联网标准总体框架需遵守顶层设计和规划，研究方法，自上而下分类，渐进细化，系列协议。有学者应用系统工程学和模块化理念，提出农业物联网模块式标准体系框架由基础通用标准、技术标准、农业产业物联网标准三大部分组成[2]。

（1）基础通用标准：总体共性标准和共性关键技术标准体系。

（2）技术标准：感知层标准体系；传输层标准体系；处理层标准体系；应用层标准体系。

（3）农业产业物联网标准。

大田种植物联网标准体系；设施园艺物联网标准体系；畜禽养殖物联网标准体系；水产养殖物联网标准体系；农产品物流物联网标准体系；以及相关“模块”标准。

由于农业生产的特殊性，即受生物性、区域性、季节性等因素影响，决定了农业标准的复杂性。因此，对于每种农产品，根据GB/T12366-2009《综合标准化工作指南》，实施农产品标准综合体，农产品标准综合体一般包括种子、生产、产品等方面标准。即每个“模块”为一种农产品如家畜、家禽、鱼、粮食、水果、蔬菜等的标准综合体。各自不同农业产业物联网，与相应的“模块”组合起来就构成完整的标准体系框架。这种形式可以认为是农业物联网标准化与农业标准化的一种有机结合，从而形成“大农业标准化”。笔者非常赞同上述框架，且较易于实施和并行设计。

4 武汉市农业物联网标准化工作策略

标准的缺失目前对农业物联网的应用产生了比较大的影响。企业一般采用的私有协议，尚缺乏完善的物联网标准体系，在产品设计、系统集成时无统一标准可循，已经制约了技术的应用和产业的迅速发展。标准是对技术研发的总结和提升，也是农业物联网大规模产业化发展的先决条件。武汉市发展农业物联网产业，必须要加快相关技术领域的标准制定。

针对武汉市农业现状和农业优势，以及市级标准的工作目标，结合武汉市优势领域制定具体的标准化工作策略，应将工作重点从公共到私人领域，从重点领域到一般领域，具体宜重点关注以下领域：

4.1 大田种植类基础物联网

大田种植，属于公共领域，且相关信息可共享，依据武汉市土地利用总体规划（2006～2020年）到2020年[3]，确保全市耕地保有量不低338 000 hm2（507万亩），基本农田保有面积264 500 hm2。为全面贯彻落实科学发展观，如何统筹区域土地利用，优化土地利用结构和布局，提高土地集约利用水平，掌握农田农业环境信息成为决策的基础。

2015年武汉市江夏区建设了一批农业环境数据自动采集基站，集土壤、环境、气象信息采集于一体的综合信息采集基站接入数据指挥中心。后续也会陆续建设更多的农业数据自动采集基站，形成覆盖网络，实现农业环境数据的汇总和更高层次的应用处理。

进入武汉市场的物联网企业众多，以农信通集团为首的各类企业都是基于各自示范项目来开展实施，公司业务以定制为主，企业之间没有公开标准接口，无法共享资源，缺乏可复制性。政府如何引导出台公共接口规范迫在眉睫。因此第一重点要放在大田农业环境标准建设上，需整合农业小气象、环境、土壤信息标准;第二就是大田智能水肥一体化标准，能大大地减少劳动力投入。并整理针对大田种植专用传感器技术标准、大田种植感知数据传输网络建设标准、大田作物生产感知数据标准等。

4.2 水产养殖物联网标准

武汉市是著名的水乡，其淡水资源非常丰富，2015年全年水产品总产量52.46万t，比2014年增长3.8%。以河蟹、鳜鱼、黄颡鱼、鲌类、虾类、中科3号鲫鱼、浦江1号鳊鱼等一系列新品种新模式的养殖面积达到75.60千hm2，较2014年增加近1.30千hm2，其中河蟹养殖面积达到48.00千hm2。鳜鱼产量增长23.9%；鲶鱼产量增长10.3%；黄颡鱼产量增长13.3%。2015年武汉市水产名优比重比2014年提高1个百分点，达到72%。稻田养殖面积9.80千hm2，比2014年分别增长8.3%[2]。

水产养殖物联网系列标准体系出台也迫在眉睫，主要包括水产养殖专用传感设备技术标准、水产养殖感知信息传输网络建设标准、水产养殖感知数据分析标准、水产养殖环境控制标准等。

4.3 设施蔬菜园艺物联网标准

武汉市蔬菜也是主要的来源，除大田种植外还有设施温室种植，其标准包括设施园艺专用感知设备技术标准与接口规范、设施园艺物联网感知数据标准、设施园艺物联网环境控制系统设计标准等。

4.4 畜牧养殖物联网标准

主要包括畜禽养殖专用数据采集与传感设备技术标准、畜禽养殖感知信息传输网络建设标准、畜禽养殖感知分析标准、畜禽养殖环境控制标准4部分。

5 结束语

武汉市农田农业环境监控物联网围绕武汉市耕地保有量[3]（不低于338 000 hm2）建设总体目标，建设一个全市共享的农田农业环境监控平台，完成农田基础信息的获取和处理，该信息是精准农业技术的起点，并充分利用物联网技术，借助先进的传感设备，整合现有信息资源，以感知为先、传输为基、计算为要、管理为本。建省、市、区、村四级环境监控中心，构建一个统一管理、信息共享、决策支持的农田环境监控物联网平台，实时采集各类环境数据，掌握全市农田农业环境动态，为农民精细耕种提供信息，为农业生产管理提供决策依据，为土壤墒情预警预报提供支撑，为改善农业生产环境提供基础数据，形成农业环境信息互联互通网络，提高农田使用效率。实现全市农业环境监控的信息化、纳入统一监管。然后再逐步深入渔业、设施农业和畜牧业。

当然随着技术的发展与进步，技术标准都是不断发展和演进的，要用发展的眼光看待问题，或许等5G技术，ipv6发展完善，每一粒沙子都有其IP地址，万物真正实现互联互通，或许也就不存在跨行业应用的标准定制。

[1]湖北省统计局.2015年武汉市都市农业重结构优化谋特色发展.

[2]杨林.农业物联网标准体系框架研究[J].标准科学，2014(2).

[3]武汉市土地利用总体规划（2006-2020年）.

2016-12-04)